基本信息
- 項目名稱：
- 基于無線傳感器網(wǎng)絡的家居安防系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品是基于無線傳感器網(wǎng)絡家居安防系統(tǒng)，監(jiān)測是否有人非法入侵、是否有火災等危險情況發(fā)生，各個無線傳感器節(jié)點將采集的數(shù)據(jù)通過無線的方式傳送到匯聚節(jié)點控制器。匯聚節(jié)點控制器再通過GSM網(wǎng)絡通知住戶，并報警。
- 詳細介紹：
- 基于無線傳感器網(wǎng)絡的家居安防系統(tǒng)采用先進的無線傳感器網(wǎng)絡技術解決了現(xiàn)有的家居安防系統(tǒng)步線繁瑣，不容易擴展的缺點。使用靈活，可根據(jù)家居的實際情況布防。一次布防結(jié)束后，仍然可以更改布防的地點、類型等，不需要重新修改線路。其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖所示： 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點硬件由傳感器、微處理器、無線傳輸模塊以及電源組成。傳感器將監(jiān)測的信息(諸如溫度、濕度、煤氣、煙霧、紅外等) 轉(zhuǎn)化為電信號傳送給微處理器；微處理器用于處理傳感器獲取的數(shù)據(jù)、完成網(wǎng)絡節(jié)點間的網(wǎng)絡層通信協(xié)議；無線傳輸模塊實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點間物理層和部分MAC 層的傳輸；電源為傳感器、微處理器和無線傳輸模塊提供電能。 本系統(tǒng)無線傳感器節(jié)點采用Atmel 公司推出的低功耗低電壓收發(fā)芯片AT86RF212 ，它是世界上了首款面向中國無線市場、工作在780 MHz 頻段范圍且符合IEEE802. 15. 4/ 4c 標準的無線收發(fā)芯片。在此頻段下，空間損耗較2. 4 GHz 頻段小，能夠獲得更好的傳輸性能。以往的網(wǎng)絡節(jié)點設計通常采用CC2420 芯片，工作在2. 4 GHz 頻段。在該頻段傳輸會受到很大的干擾。 AT86RF212 芯片能工作在700/ 800/ 900 MHz 多個頻段,可用于IEEE802. 15. 4/4c ,ZigBee。芯片支持多種數(shù)據(jù)傳輸率和不同的調(diào)制方式,包括傳輸率為20/ 40 kbit/ s 符合IEEE802. 15. 4 - 2006 標準的BPSK調(diào)制方式,數(shù)據(jù)傳輸率為100/ 250 kbit/ s 符合IEEE802. 15. 4 -2006 標準的O2QPSK 調(diào)制方式,數(shù)據(jù)傳輸率為250 kbit/ s符合IEEE802. 15. 4c 標準的O2QPSK 調(diào)制方式以及數(shù)據(jù)傳輸率為200/ 400/ 500/ 1000 kbit/ s 的O2QPSK調(diào)制方式。AT86RF212 芯片在睡眠時,電流消耗為0. 2μA ; 接收時,電流消耗為9 mA ;當發(fā)送功率為5 dBm 時,電流消耗為18 mA ,能夠滿足網(wǎng)絡節(jié)點低功耗的設計要求。此外,芯片具有卓越的靜電保護性能,保證芯片運行的可靠性 。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 傳統(tǒng)的家庭安全防范概念，就是裝上又笨又重的防盜門、欄、鎖來抵御外來入侵者。道高一尺、魔高一丈。隨著犯罪分子作案的手段多樣化，傳統(tǒng)的實體防護手段難以適應現(xiàn)代家庭安全防范的需要。而且，出門在外的用戶難已知道家里的情況，一旦發(fā)生諸如煤氣泄漏、火災等意處事故，用戶不能及時的進行處理而造成嚴重的損失。因而現(xiàn)代家庭迫切需要高科技的家庭安全防范，來保護我們生命和財產(chǎn)的安全。 為了解決上述問題，本系統(tǒng)采用了無線傳感器網(wǎng)絡監(jiān)測是否有人非法入侵、是否有火災等危險情況發(fā)生，各個無線傳感器節(jié)點將采集的數(shù)據(jù)通過無線的方式傳送到匯聚節(jié)點控制器。匯聚節(jié)點控制器再通過GSM網(wǎng)絡通知住戶，并報警。 創(chuàng)新點在于：由煤氣傳感器、煙霧傳感器、反射式紅外傳感器等傳感器組成的無線傳感器網(wǎng)絡進行信號采集，各信號經(jīng)過電路處理通過無線發(fā)射到主控單片機控制的GSM短信模塊JB35,實現(xiàn)短信報警，同時發(fā)出報警信號。
科學性、先進性
- 傳統(tǒng)的家庭安全防范概念，就是裝上又笨又重的防盜門、欄、鎖來抵御外來入侵者。道高一尺、魔高一丈。隨著犯罪分子作案的手段多樣化，傳統(tǒng)的實體防護手段難以適應現(xiàn)代家庭安全防范的需要。而且，出門在外的用戶難已知道家里的情況，一旦發(fā)生諸如煤氣泄漏、火災等意處事故，用戶不能及時的進行處理而造成嚴重的損失。因而現(xiàn)代家庭迫切需要高科技的家庭安全防范，來保護我們生命和財產(chǎn)的安全。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 曾在2010年由廣州市發(fā)明協(xié)會、廣州華南知識產(chǎn)權(quán)國際交流中心聯(lián)合舉辦的第二屆廣州市高校學生知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新賽中榮獲發(fā)明創(chuàng)新類提名獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場實物展示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本作品的技術特點和優(yōu)勢在于采用了先進的無線傳感器網(wǎng)絡技術，克服了有線傳感器網(wǎng)絡的局限性，降低了系統(tǒng)功耗，具有實時性強、可靠性高、安裝、維及操作簡單等優(yōu)點。 將各個無線傳感器節(jié)點按照場地要求放置好，然后設置布防，系統(tǒng)就開始正常工作。 適應范圍非常廣泛，從單個家庭到小區(qū)或者辦公場所都能應用，潛在的市場巨大，有較高的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Networks, WSN）它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等多種領域技術，通過各類微型傳感器對目標信息進行實時監(jiān)測，由嵌入式計算資源對信息進行處理，并通過無線通信網(wǎng)絡將信息傳送至遠程用戶。這一技術具有十分廣闊的應用前景，在軍事國防、工農(nóng)業(yè)控制、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、搶險救災、防恐反恐、危險區(qū)域遠程控制等許多領域都有重要的科研價值和實用價值，已經(jīng)在國內(nèi)外引起了廣泛的重視。 作為國內(nèi)較早涉及無線傳感器網(wǎng)絡領域的幾個單位之一，中科院計算所憑借著在芯片設計、系統(tǒng)設計及無線網(wǎng)絡等方面的深厚的技術沉淀，迅速掌握了多項關鍵技術，其中包括面向無線傳感器網(wǎng)絡的專用處理器芯片、面向行業(yè)應用的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點、多種應用軟件及支持平臺、無線傳感器網(wǎng)絡開發(fā)芯片及應用開發(fā)平臺。我們擁有諸多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術產(chǎn)品，主要包括：兼容ATMEL公司AVR指令集的基于事件驅(qū)動的專用低功耗處理器芯片（WO-LPP）、完全兼容市場上主流WSN節(jié)點軟件平臺的高可靠的使用便捷的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點 （GAINS）、事件驅(qū)動的無線傳感器網(wǎng)絡操作系統(tǒng)（GOS）及相應軟件環(huán)境、無線傳感器網(wǎng)絡分析及管理平臺（SNAMP）等。無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Networks, WSN）是由多個節(jié)點組成的面向任務的無線網(wǎng)絡，它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等多種領域技術，通過各類微型傳感器對目標信息進行實時監(jiān)測，由嵌入式計算資源對信息進行處理，并通過無線通信網(wǎng)絡將信息傳送至遠程用戶。這一技術具有十分廣闊的應用前景，在軍事國防、工農(nóng)業(yè)控制、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、搶險救災、防恐反恐、危險區(qū)域遠程控制等許多領域都有重要的科研價值和實用價值。 無線傳感器網(wǎng)絡是由多個獨立的節(jié)點組成，每個節(jié)點者具有獨立的軟硬件系統(tǒng)，可以完成數(shù)據(jù)采集、處理和發(fā)送功能，節(jié)點是 WSN 組網(wǎng)的基礎，節(jié)點的質(zhì)量直接影響這 WSN 網(wǎng)絡的質(zhì)量，因此，設計功能強大，容錯性好，功耗低以及成本低廉的 WSN 節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡領域發(fā)展的必由之路 本作品正是把握住了時下最新的科學發(fā)展趨勢，開發(fā)了這基于無線傳感器網(wǎng)絡的家居安防及遠程家電控制系統(tǒng)。
